La potenza in un percorso si misura in watt: potenza visibile in lumen
La potenza nel riscaldamento per irraggiamento si misura in watt. Questo è semplice e viene spesso chiamato potenza radiante. Più complesso è pensare al flusso attraverso una particolare area – il numero di watt per metro quadrato. Questo è chiamato flusso radiante.
Tuttavia, nessuno di questi prende in considerazione la sensibilità dell’occhio alle diverse frequenze, quindi non possono essere davvero misure di luminosità. Sia la potenza radiante che il flusso radiante potrebbero essere molto alti, eppure non si potrebbe vedere nulla, perché tutte le frequenze cadono al di fuori della gamma visibile. L’energia spostata dai fotoni nel fascio non corrisponde all’energia necessaria per innescare i processi nel tuo occhio che ti permettono di vedere.
Ci sono una serie di misure (usate in fotometria) che sono sintonizzate sull’occhio standard che puoi incontrare. Questa è un’area complessa, e una selezione saliente è trattata qui.
La potenza della luce rilevata dall’occhio umano è un buon punto di partenza, ed è l’analogo della potenza radiante, regolata per l’occhio umano. Si misura in lumen. Al momento dell’acquisto di una lampadina, si consiglia di scegliere il più alto numero di lumen per watt che si può trovare, e quindi massimizzare il rapporto fotoni visibili: fotoni invisibili. Oppure, come spiegato nell’argomento SPT: Energia ed elettricità, la maggior parte della potenza sarà nel percorso di illuminazione e solo un po’ nel percorso di riscaldamento.
Il lux è un’unità che misura la luminosità rilevabile
Il lumen non ti dice della luminosità, perché la luminosità riguarda il flusso di fotoni rilevabile per unità di superficie, ed esiste un equivalente fotometrico del flusso radiante (wattmetri2) o 1 W m-2) per svolgere questa funzione. Questo è il lux. Un lux è 1 lumen metro-2. È forse più probabile incontrarlo nelle specifiche per la sensibilità dei dispositivi di imaging elettronico (come le videocamere).
I sensori altamente sensibili hanno bisogno solo di pochi lux per funzionare, raccogliendo solo pochi fotoni. Un sensore meno sensibile può compensare aumentando la sua area, come fa la pupilla del tuo occhio quando la luce diventa più fioca.
I lumen sono l’equivalente moderno della potenza delle candele
C’è un altro passo di interesse qui. Proprio come la potenza è di maggior interesse per gli esseri umani in situazioni pratiche (ricordate l’unità di potenza in cavalli, per mostrare quanti cavalli un motore a vapore di nuova concezione poteva sostituire), così l’illuminazione è di maggior interesse quando la mettiamo al lavoro. La potenza della candela ha svolto la stessa funzione del cavallo per molti anni come unità d’intensità della luce. Prendete una candela standard – di dimensioni e costituenti fissi – e confrontate la sua uscita con la sorgente che deve essere calibrata. L’intensità luminosa di una sorgente dipende dalla potenza emessa in una particolare direzione, poiché di solito ci interessa illuminare qualcosa, non solo illuminare.
L’unità moderna è la candela. Se una sorgente è di 1 candela, uniformemente in tutte le direzioni, allora emette una potenza luminosa di 4PI lumen. La candela è ora una delle sei unità di base del SI, a cui tutte le altre sono correlate, quindi si è scavato fino alla base operativamente definita su cui l’intero sistema di unità è costruito. Questo sembra un buon posto per fermarsi – prima che le cose diventino troppo complicate.
Queste sono le unità di base:
| quantità | unità | simbolo |
|---|---|---|
| lunghezza | metro | m |
| massa | chilogrammo | kg |
| tempo | secondo | s |
| corrente elettrica | ampere | A |
| temperatura termodinamica | kelvin | K |
| massa di sostanza | mole | mol |
| intensità luminosa | candela | cd |
La candela è usata per definire il lumen, e il lumen per definire il lux.
Le candele non sono state del tutto bandite – gli astronomi fanno ancora riferimento alle candele standard. Si tratta di oggetti di luminosità nota. Da questa e dall’intensità rilevata sulla Terra possono calcolare la distanza di questi oggetti, seguendo il percorso candela-luminescenza-lux.